Page 14 - https://www.fs-ev.org/fileadmin/user_upload/04_Arbeitsgruppen/08_Nichtionisierende_Strahlung/02_Dokumente/Leitfaeden/Leitfaden_Elektromagnetische_Felder-FS-2019-180-AKNIR_20191017_c

Abbildung 2.6: Ausbreitung einer Welle (räumliche Ausbreitung und zeitliche Schwingung am Ort x0)
Alle zeitabhängigen Größen werden durch ihre Effektivwerte oder Spitzenwerte beschrieben.
Bei statischen und niederfrequenten Feldern können das elektrische und magnetische Feld getrennt bzw. als entkoppelt voneinander betrachtet werden. Dies bedeutet, dass das elektrische Feld nur von der Spannung U und das magnetische Feld nur vom Strom I abhängt. Mit zunehmender Frequenz (f > 30 kHz) ist diese Betrachtungsweise immer weniger zulässig, da jede Änderung des elektrischen Feldes ein Magnetfeld bedingt und gleichzeitig jede Änderung des Magnetfeldes ein elektrisches Feld verursacht.
Da im Fernfeld bei hohen Frequenzen keine Trennung von elektrischem und magnetischem Feld mehr vorgenommen werden kann, spricht man hier von elektromagnetischen Feldern.
Während niederfrequente Felder bedingt durch die geometrischen Abmessungen im Wesentlichen an ihre Quellen gebunden sind, kann es im hochfrequenten Bereich zu einer Ablösung und Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen in den Raum kommen. Das ist immer dann der Fall, wenn die von den zeitlich veränderlichen Strömen durchflossenen Gebilde Abmessungen haben, die in der Größenordnung der Wellenl􏰀nge liegen (􏰁An􏰂ennenbeding􏰃ng􏰄). Man 􏰅prich􏰂 dann 􏰆on der A􏰃􏰅brei􏰂􏰃ng elektromagnetischer Strahlung.
Sowohl niederfrequente als auch hochfrequente elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder können in leitfähigen Körpern Ströme influenzieren bzw. induzieren (siehe Abschnitt 4).
Manche Wirkungen elektromagnetischer Wechselfelder lassen sich nur mit Hilfe des Dualitätsprinzips veranschaulichen, indem sie nicht nur als wellenförmige Vorgänge, sondern auch als Strahlungsquanten (Photonen) betrachtet werden. Die Quanten- oder Photonenenergie W ergibt sich als Produkt aus dem Planckschen Wirkungsquantum h (mit h = 6,63 􏰇 10-34 J􏰇s=4,14􏰇10-15 eVs) und der Frequenz f:
􏰈􏰉􏰊∙􏰋
Da die Quantenenergie mit steigender Frequenz zunimmt, erhält man den größten Wert für die höchste Frequenz im definierten Frequenzbereich für elektromagnetische Felder. Mit f = 300 GHz ergibt sich eine maximale Quantenenergie von 2·10􏰌22 W􏰍s, die um etwa 4 Größenordnungen unterhalb der zur Ionisation erforderlichen Energie liegt. Deshalb rechnet man diesen Frequenzbereich auch der nichtionisierenden Strahlung (Abbildung 1.1) zu.
2.2.1 Niederfrequenzbereich
Im gesamten Niederfrequenzbereich, aber insbesondere bei den in der elektrischen Energieversorgung eingesetzten Frequenzen, sind elektrische und magnetische Felder weitestgehend entkoppelt, so dass jede Feldkomponente getrennt gemessen/berechnet und bewertet werden kann. Dabei ist das elektrische Feld mit der Spannung und das magnetische Feld mit dem Strom verknüpft. Die Feldstärken verhalten sich je nach Art der Quelle mindestens umgekehrt proportional zum Abstand (linienhafter Leiter), umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes (Mehrleitersysteme) und umgekehrt proportional zur dritten Potenz des Abstands 􏰌 z. B. bei Spulen (vgl. Abbildung 2.7).
14